第2章 计算机系统组成2

1、课程名称课程名称:计算机基础计算机基础 教学目的与要求：教学目的与要求：l了解了解C语言的发展及其特点；语言的发展及其特点；l掌握程序的基本组成；掌握程序的基本组成；l熟悉熟悉Visual C+环境下如何调式和运行环境下如何调式和运行C程序；程序；l掌握掌握C语言基本数据类型及变量定义方法语言基本数据类型及变量定义方法教学手段：教学手段：多媒体课件为主，辅以黑板板书多媒体课件为主，辅以黑板板书教学内容、重点、难点及作业详见课件教学内容、重点、难点及作业详见课件第三次课程第三次课程章节名称第第2 2章章 计算机系统组成（计算机系统组成（2.3-2.42.3-2.4）教学目的与要求l掌握常见的计算

2、机硬件掌握常见的计算机硬件l掌握计算机软件的组成掌握计算机软件的组成l了解计算机硬件的工作原理了解计算机硬件的工作原理教学内容计算机硬件、软件计算机硬件、软件重点计算机硬件计算机硬件计算机软件计算机软件难点操作系统的基本原理操作系统的基本原理作业P55 P55 二、选择题：二、选择题：4 4、5 5、7 7、8 8教学手段pptppt课件、课堂练习、提问回答。课件、课堂练习、提问回答。教学过程(组织与方法)介绍本次课重点、难点介绍本次课重点、难点讲解本次课内容讲解本次课内容小小结结作业作业课堂练习。课堂练习。第第2章章 计算机系统组成计算机系统组成2.3 微型计算机硬件系统 2.4计算机软件系

3、统2.3 微型计算机硬件系统微型计算机硬件系统l微型计算机是以微处理器为核心，配上由大规模集成电路制成的存储器、输入/输出接口电路及系统总线所组成的小型计算机，又称为微机、电脑、个人计算机或PC(Personal Computer)。l微型计算机系统分为硬件系统和软件系统，其中硬件系统主要包括CPU、主板、存储器、输入/输出设备等，各部分之间通过总线连接，实现信息交换。2.3.1 中央处理器lCPU是计算机的核心设备。是计算机的核心设备。CPU又叫又叫中央处理单元，它也被称为计算机的中央处理单元，它也被称为计算机的心脏。每台计算机至少有一个（目前心脏。每台计算机至少有一个（目前已有所谓双已有所

4、谓双CPU的电脑）中央处理单的电脑）中央处理单元，简称处理器或元，简称处理器或CPU。lCPU的的主要功能主要功能是控制计算机的操作是控制计算机的操作和处理数据。和处理数据。 2.3.1 中央处理器l中央处理器中包括中央处理器中包括运算器运算器和和控制器控制器两个两个基本部分。基本部分。l运算器也称为算术逻辑部件，是完成各种算术运算和逻辑运算的装置。l控制器是计算机的指挥控制中心，负责决定执行程序的顺序，给出执行指令时机器各部件需要的操作控制命令。4.CPU主要技术参数(1) 主频主频 lCPU外频外频 CPU外频也就是常见特性表中所列的CPU总线频率，是主板为CPU提供的基准时钟频率。lCP

5、U主频主频 主频就是CPU的时钟频率，也叫工作频率，是CPU内核（整数和浮点运算器）电路的实际运行频率。 lCPU倍频倍频 倍频即主频与外频之比的倍数。计算公式： 主频主频= =外频外频倍频。倍频。 4.CPU主要技术参数(2)字长字长 CPU在单位时间内能一次处理的二进制数的位数 (3)高速缓存（高速缓存（Cache）高速缓冲存储器是一种速度比内存更快的存储器。CPU读数据时直接访问Cache，只有在Cache中没有找到所需数据时，CPU才去访问内存。Cache相当于内存和CPU之间的缓冲区，实现内存和CPU的速度匹配，当前一般都构建在CPU芯片内部。2.3.2存储器存储器l存储器是存放数据

6、和各种程序的装置，是计算机的记忆部件。l计算机的存储器分类： 内部存储器（简称内存）内部存储器（简称内存） 外部存储器（简称外存）外部存储器（简称外存）2.3.2存储器存储器1.1.内部存储器内部存储器 l在计算机内部，直接与在计算机内部，直接与CPU交换信息的存交换信息的存储器称为内存。储器称为内存。 1. 1. 内存储器分类内存储器分类l只读存储器（只读存储器（ROMROM：read only memoryread only memory）l随机读写存储器（随机读写存储器（RAMRAM：random access random access memorymemory）l高速缓冲存储器（高速

7、缓冲存储器（CacheCache）。）。1. 内部存储器 （1）RAMRAM可以读出、也可以写入。所谓随机存取，意味着存取任一单元所需的时间相同。RAM断电后，存储内容立即消失。（2）ROMROM只能读出原有的内容，而不能写入新内容，原有内容由厂家一次性写入，并永久保存下来，不易失的。 ROM的用途很广。（3）CacheCache是指在CPU与内存之间设置的一级或者二级高速小容量存储器。对内存中哪些会被频繁使用的数据，就把这些数据存在高速缓存中，CPU要访问这些数据时，就会先到Cache中去找，从而提高整体的运行速度。 1.4.5 1.4.5 外存储器外存储器l外存储器简称外存。它通常是一种与

8、主机相对外存储器简称外存。它通常是一种与主机相对独立的存储器部件。与内存比较，外存容量一独立的存储器部件。与内存比较，外存容量一般都比较大，但存取速度慢般都比较大，但存取速度慢l 外存不能直接与外存不能直接与CPU交换信息交换信息l 微机常用的外存储器有三种：微机常用的外存储器有三种：硬盘存储器、硬盘存储器、光盘存储器和可移动外存光盘存储器和可移动外存( 1)硬盘 微机上用的硬盘片、硬盘驱动电机和读写磁头等组微机上用的硬盘片、硬盘驱动电机和读写磁头等组装并封装在一起成为温彻斯特驱动器，硬盘作为微装并封装在一起成为温彻斯特驱动器，硬盘作为微机系统的外存储器成为微机的主要配置之一。机系统的外存储器

9、成为微机的主要配置之一。 由多个金属盘片组成，并有多个磁头同时读写由多个金属盘片组成，并有多个磁头同时读写 目前常用目前常用60200GB硬盘，主流硬盘转速有硬盘，主流硬盘转速有5400转转/分和分和7200转转/分分硬盘存储器 光盘光盘 (1) CD光盘存储器光盘存储器 CD光盘具有容量大、寿命长、价格低等特点光盘具有容量大、寿命长、价格低等特点 一个一个CD光盘的容量为光盘的容量为650 MB 类型：只读类型：只读/一次写入型一次写入型/可擦写型可擦写型 光盘刻录机光盘刻录机 (2) DVD光盘存储器光盘存储器单面DVD光盘容量为4.7GB，双面DVD光盘容量为8.5GB. 光盘光盘 (3

10、)蓝光光盘（蓝光光盘（Blue-ray Disk，BD） l DVD光盘的下一代光盘格式，l 单层的蓝光光盘的容量为25GB，l 双层容量为50GB。l 目前，已有技术将单层容量提高到33.4GB。 (4) (4)可可移动外存常见的可移动外存储设备有闪存卡、U盘和移动硬盘l闪存（Flash Memory）卡基于半导体技术，具有低功耗、高可靠性、高存储密度、高读/写速度等特点，其种类繁多，有Compact Flash（CF）卡、索尼公司的Memory Stick（MS）和Scan Disk（SD）卡等。l目前，基于闪存技术的闪存卡主要面向数码相机、智能手机等产品，可通过读卡器读取闪存卡上的信息。

11、优优盘盘 (4) (4)可可移动外存常见的可移动外存储设备有闪存卡、U盘和移动硬盘lU盘又称为闪盘，是闪存芯片与USB芯片结合的产物，具有体积较小，便于携带，系统兼容性好等特点，目前，容量通常在464GB之间。l移动硬盘又称为USB硬盘，是一种容量更大的移动存储设备，容量可达几百GB到几TB。 (5) 软盘存储器 存储格式存储格式 ：磁道（同心圆信息记录道磁道（同心圆信息记录道,编号由编号由0开始）开始） 扇区（扇区（sector) 磁面磁面软盘的容量软盘的容量=磁面数磁面数磁道数磁道数扇区数扇区数512B512B写保护写保护/保养保养写保写保护口护口2.3.3 输入输入/输出设备输出设备 1

12、. 1. 输入设备输入设备 (1) 键盘键盘 键盘是最常用、最基本的一种输入设备键盘是最常用、最基本的一种输入设备 (2) 鼠标鼠标(Mouse) 在图形界面的环境下，鼠标可以取代键盘进在图形界面的环境下，鼠标可以取代键盘进行光标定位或完成某些特定的输入行光标定位或完成某些特定的输入 (3) 扫描仪扫描仪 图像输入设备图像输入设备2.3.3 输入输入/输出设备输出设备2.输出设备输出设备l输出设备（Output）是计算机系统用以与外部世界沟通的部件;l功能为将存储在计算机内部的信息转换成人们所能接受的形式;l常用的输出设备: 显示器、 打印机 绘图仪 1. 显示器显示器阴极射线管显示器（阴极射

13、线管显示器（CRT）液晶显示器（液晶显示器（LCD）等离子显示器（等离子显示器（PD）2.3.3 输入输入/输出设备输出设备 2. 打印机打印机 针式打印机针式打印机 喷墨打印机喷墨打印机 激光打印机激光打印机2.3.3 输入输入/输出设备输出设备 3. 绘图仪绘图仪 3输入输出设备输入输出设备u 同一设备既可以输入信息到计算机，又可以将计算机内信息输出，称为输入输出设备。u 常见的输入输出设备有磁盘、磁带、可读/写光盘、触摸屏、通信设备等。2.3.3 输入输入/输出设备输出设备2.3.4 主板主板计算机硬件主要包括计算机硬件主要包括主板、主板、CPU和内存和内存。主板：主板：如果我们将如果我

14、们将CPU比作微型计算机的大比作微型计算机的大脑或心脏，那么主板就可称之为微型计算机的脑或心脏，那么主板就可称之为微型计算机的神经系统。主板是电脑中最大的一块电路板，神经系统。主板是电脑中最大的一块电路板，也是电脑系统中的核心部件。也是电脑系统中的核心部件。主板通常是长方形印制电路板，其上的主板通常是长方形印制电路板，其上的CPU、内存插槽、总线扩展槽、芯片组及内存插槽、总线扩展槽、芯片组及ROM BIOS等等。2.主板结构主板结构规范主要有AT 、ATX 、Micro 和BTX 等结构。 3.主板上的芯片组主板上的芯片组(1)芯片组芯片组芯片组是构成主板电路的核心。一定意义上讲，芯片组是构成

15、主板电路的核心。一定意义上讲，它决定了主板的级别和档次。它决定了主板的级别和档次。主板的芯片组主要有主板的芯片组主要有南桥芯片、北桥芯片南桥芯片、北桥芯片以以及及BIOS芯片，芯片，2.主板上的芯片组（3） BIOS芯片（CMOS芯片）BIOS芯片负责主板通电后完成各部件自检、磁盘引导、初始化设置、基本输入/输出设备的驱动等。只有当一切正常后才能启动操作系统。BIOS芯片记录了电脑最基本的信息，是软件与硬件打交道的最基础的桥梁，没有它电脑就不能工作。4. CPU插座插座CPU插座就是主板上安装处理器的地方。 5.总线总线u 总线（Bus）是计算机系统各部件间信息传送的公共通道。u 根据总线内所

16、传送的信息将总线分为三类，即：地址总线（AB）、数据总线（DB）、控制总线（CB）。5. 总线总线u数据总线：数据总线：用来在系统模块之间提供传输数据用来在系统模块之间提供传输数据的通信线路的集合体称为的通信线路的集合体称为数据总线数据总线(DB(DB，Data Data Bus)Bus)，数据总线是双向总线，数据总线是双向总线，CPUCPU既可通过数据既可通过数据总线从内存或输入设备读入数据，又可通过数总线从内存或输入设备读入数据，又可通过数据总线将内部数据送至内存或输出设备；据总线将内部数据送至内存或输出设备；u地址总线地址总线(AB(AB，Address Bus)Address Bus)

17、用于传送用于传送CPUCPU发出发出的地址信息，是单向总线，即指明数据总线上的地址信息，是单向总线，即指明数据总线上的数据的源地址或目的地址；的数据的源地址或目的地址；控控u制总线制总线(CB(CB，Control Bus)Control Bus)用来控制数据总线和用来控制数据总线和地址总线的访问和使用，即传送控制信号、命地址总线的访问和使用，即传送控制信号、命令信号和定时信号等。令信号和定时信号等。5.总线根据连接设备的不同，总线又可以分为根据连接设备的不同，总线又可以分为内部总线、内部总线、系统总线系统总线和和外部总线外部总线。l内部总线内部总线位于位于CPU芯片内部，用于运算器、各寄芯片

18、内部，用于运算器、各寄存器、控制器和存器、控制器和Cache之间的数据传输之间的数据传输;l系统总线系统总线是连接系统主板与扩展插卡的总线是连接系统主板与扩展插卡的总线;l外部总线外部总线则是用于连接系统与外部设备的总线。则是用于连接系统与外部设备的总线。随着微电子技术和计算机技术的发展，总线技术也随着微电子技术和计算机技术的发展，总线技术也在不断地发展和完善。在不断地发展和完善。6.计算机常用接口计算机常用接口串口串口并口并口USB口口2.4计算机软件系统计算机软件系统2.4.1软件与软件系统l计算机软件计算机软件是指运行在计算机上的程序、运行程序所需的数据和相关文档的总称。l计算机软件系统

19、包括系统软件和应用软件计算机软件系统包括系统软件和应用软件。l系统软件系统软件是指管理计算机资源、分配和协调计算机各部分工作、增强计算机的功能、使用户能方便地使用计算机而编制的程序。l常用的系统软件有操作系统、计算机语言处理程序、数据库管理程序等。2.4计算机软件系统计算机软件系统2.4.1软件与软件系统l计算机软件计算机软件是指运行在计算机上的程序、运行程序所需的数据和相关文档的总称。l计算机软件系统包括系统软件系统软件和应用软件应用软件。l系统软件系统软件是指管理计算机资源、分配和协调计算机各部分工作、增强计算机的功能、使用户能方便地使用计算机而编制的程序。常用的系统软件有操作系统、计算机

20、语言处理程序、数据库管理程序等。l应用软件应用软件是用户为了解决某些特定具体问题而开发和研制或外购的各种程序，通常涉及应用领域知识，并在系统软件的支持下运行，如文字处理、图形处理、动画设计、网络应用等软件。系统软件种类系统软件种类(1)操作系统操作系统(2)语言处理程序语言处理程序 (3)数据库管理系统数据库管理系统 (4)实用程序与软件工具实用程序与软件工具操作系统是最基本的系统软件，其他的所有软件都是建立在操作系统操作系统是最基本的系统软件，其他的所有软件都是建立在操作系统的基础上。的基础上。管理软、硬件资源管理软、硬件资源协调后台工作协调后台工作提供用户与计算提供用户与计算机的交互接口机

21、的交互接口操作系统为用户提供了一种合理使用计算机软、硬件资源的工作环境。操作系统为用户提供了一种合理使用计算机软、硬件资源的工作环境。 操作系统操作系统操作系统基本功能操作系统基本功能 5.用户接口管理用户接口管理 4.文件管理文件管理 3.设备管理设备管理2存储管理存储管理1.CPU管理管理操作系统的分类操作系统的分类从系统的使用功能来看，操作系统可以分为：l批处理操作系统l分时操作系统l实时操作系统l单用户操作系统l网络操作系统l分布式操作系统批处理操作系统批处理操作系统实时操作系统实时操作系统l全世界有数百种产品在应用:l波音波音777（航空电子设备（航空电子设备）l医药医药l手机手机lGPS航海航海语言处理程序语言处理程序程序设计语言分为：程序设计语言分为： 机器语言、汇编语言、高级语言。机器语言、汇编语言、高级语言。l机器语言：只用二进制代码表示的机器指令。计算机硬件系统只能够直接识别并执行机器语言所编写的程序（程序）。l汇编语言（